Kada se određeni magnetski materijali ohlade na pravu temperaturu, događa se nešto zanimljivo. Spinovi njihovih atoma se zamrzavaju i ostaju na svom mjestu u statičnom obrascu.
Ali, sada su fizičari uočili da se jedan materijal ponaša potpuno drugačije. Kada se djelimično zagrije, magnetski element neodimijum se smrzava; što je iznenadilo naučnu zajednicu.
"To je poput vode koja bi se zaledila prilikom zagrijavanja"
"Magnetsko ponašanje neodimijuma zapravo je suprotno od onoga što se normalno događa. To je prilično kontraintuitivno, poput vode koja bi se zaledila prilikom zagrijavanja", rekao je fizičar Alexander Khajetoorians sa Univerziteta Radboud u Nizozemskoj.
U konvencionalnom feromagnetskom materijalu, kao što je željezo, svi magnetski spinovi atoma poravnati su u istom smjeru; odnosno njihov sjeverni i južni magnetski pol orijentisani su na isti način u trodimenzionalnom prostoru. Ali u nekim materijalima, kao što su neke legure bakra i željeza, spinovi su prilično nasumični. Ovo stanje se naziva spinsko staklo.
Mada se neodimijum koristi pri izradi magneta, mora se pomiješati sa željezom kako bi se poravnali spinovi atoma. Čisti neodimijum ne ponaša se kao drugi magneti; tek prije dvije godine fizičari su shvatili da bi se ovaj materijal mogao najbolje opisati kao samoindukovano spinsko staklo.
Čudan neodimijum
Ali, novo istraživanje pokazuje da je neodimijum još čudniji nego što se mislilo. Kada zagrijavate materijal, porast temperature povećava energiju u tom materijalu. U slučaju magneta, to povećava kretanje spinova. Kada ohladite magnet, spinovi se usporavaju.
Za spinsko stakla, temperatura smrzavanja je tačka na kojoj se spinsko staklo ponaša više kao konvencionalni feromagnet, piše Science Alert, prenosi Index.hr.
Fizičar Benjamin Verlhac sa Univerziteta Radboud i njegovi kolege htjeli su ispitati kako se neodimijum ponaša pri promjenjivim temperaturama. Pritom su otkrili nešto zanimljivo. Prilikom podizanja temperature neodimijuma sa -268 stepeni Celzijusa na -265 stepeni dolazi do faze smrzavanja. Kad su naučnici ponovo ohladili neodimijum, spinovi su opet postali nasumični.
Za sada nije poznato šta se tačno događa
Nije za sada jasno zašto se to događa, budući da se prirodni materijali rijetko ponašaju na čudan način. Međutim, naučnici smatraju da bi to moglo imati veze s fenomenom koji se zove frustracija.
Frustracija opisuje materijal koji ne može postići uređeno stanje, što rezultira neuređenim sistemom kakav vidimo u spinskom staklu. Moguće je, navode stručnjaci, da neodimijum ima određene korelacije u svom stanju spinskog stakla koje zavise od temperature. Podizanje temperature ih slabi, a time i frustraciju, dopuštajući spinovima da se poravnaju.
Ali za pravi odgovor na pitanje šta se tu tačno događa, moraćemo pričekati dalje studije.
Istraživanje naziva Thermally induced magnetic order from glassiness in elemental neodymium objavljeno je u časopisu Nature Physics.
Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici, kao i na X nalogu.